西湖大學設有生命科學學院、理學院、工學院等3個學院。
生命科學學院規劃設置重點實驗室，涵蓋結構生物學、細胞生物學、幹細胞研究與細胞治療、神經和行為生物學、發育生物學、生物信息學、免疫生物學和免疫治療、流行病學、營養學、代謝生物學與代謝疾病、衰老與退行性疾病、癌癥研究、植物學、微生物學等多個領域。
理學院以“發現物質世界現象、闡述自然運行規律、突破人類知識極限”為使命，下設數學、物理、化學等系。
工學院設立計算機科學與技術、電子科學與技術、材料科學與工程、環境科學與工程等4個壹級學科，並已設置多個實驗室，涵蓋人工智能、機器人、數據科學、先進制造、納米、新能源、海洋、環境與資源綜合利用、生物工程等領域。?
首先以研究院的名義完成博士研究生的招生，偏重理工科，隨後面向本科生。
未來，為更好地形成學科交叉融合的學術氛圍，西湖大學將分批規劃設置生物學、生物醫學工程、藥學、物理學、數學、化學、基礎醫學、計算機科學與技術、電子科學與技術、光學工程、材料科學與工程、機械工程等，但主要還是集中在理學、生命與健康、前沿技術等3個學科門類。
西湖大學定位於研究型高等學校，主要開展基礎性、前沿科學技術研究，著重培養拔尖創新人才，秉承“高起點、小而精、研究型”的辦學定位，聚焦理學、生命與健康、前沿技術等方向設立壹級學科，並註重學科交叉，力求在基礎研究和前沿技術創新方面有所突破。